專利名稱：一種精簡組態教學實驗裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種教學專用實驗裝置。具體地說是一種用于工業監控組態軟件教學的精簡型實驗裝置。
背景技術：
隨著工業自動化水平的迅速提高，組態仿真技術已經在工業控制領域得到廣泛應 用。為了適應這一特點，很多高校都開設了工業監控組態軟件課程。但在教學過程中由于現場設備種類繁多、工藝復雜，監控系統無法搬到課堂上演示。雖然有些高校購買了一些大型設備，但由于其體積龐大、價格昂貴，一般買的臺數較少，但使用的頻率很高，同時，軟件操作每一步必須設置正確并且和硬件操作對應起來才能執行下一步，這對學生來說更加困難，很容易弄壞設備，造成了理論和實踐的嚴重脫節，學生不能解決實際問題，教學效果很差。
發明內容為了解決背景技術中所提到的技術問題，本實用新型提供了一種精簡組態教學實驗裝置，該種教學實驗裝置體積小、功能全面，配套的實驗內容具有較寬的拓展性和較高的實用價值，可以為學生創造一種接近工程實際的“情景”，使軟件的理論教學和工程實踐有機地結合起來。本實用新型的技術方案是該種精簡組態教學實驗裝置，包括一個金屬材料制成的框架，其獨特之處在于所述框架的底部有若干對稱分布的行走輪；所述框架內嵌有一塊絕緣板，絕緣板上開有若干插入孔，在所述絕緣板上插入帶有8路數字量輸入通道和8路數字量輸出通道的開關量采集模塊，以及帶有8路模擬量輸入通道和2路模擬量量輸出通道的模擬量采集模塊，此外，在所述絕緣板上插入若干執行元件；所述開關量采集模塊、模擬量采集模塊和若干執行元件上均開有端子排插接口，前述元件之間通過與端子排插接口相配合的連接線相連接。此外，為實現對整個組態過程的直觀顯示，在所述絕緣板上還固定有一塊液晶顯示模塊。同時，為實現上位機的控制指令傳輸，在所述絕緣板上還固定有RS232/485轉換器。本實用新型具有如下有益效果本種實驗裝置具體使用時，可以采用若干個非自鎖按鈕、LED指示燈、電位器、溫度傳感器、水泵、變頻器或電動調節閥等常見電子設備作為執行元件。以非自鎖按鈕為例，非自鎖按鈕的開、關兩種狀態通過8路數字量輸入通道采集到開關量模塊；電位器輸出的電壓信號通過8路模擬量輸入通道采集到模擬量模塊，開關量模塊通過RS232/485轉換器與上位機建立數據的雙向通訊。在組態軟件中編輯程序，利用采集到的按鈕的開關狀態來控制開關量模塊輸出的八路通道中LED指示燈的亮滅規律，如8路燈同時亮滅，也可隔幾秒亮一盞燈，亮滅規律可以讓學生自由發揮。同時，按鈕的開關狀態還可以通過控制模擬量輸出通道的電流來控制LED指示燈的亮度。同理，通過模擬量輸入通道采集到的電位器的輸入信號，也可以同時控制模擬量和開關量的輸出。當然，利用教學中常用的工程設備，也可以設計多個實驗讓學生實際操作。例如設計一個溫度自動控制系統通過模擬量模塊的輸入通道采集熱電偶變送器測得的室內溫度，通過RS232/485轉換器與上位機建立數據的雙向通訊，并在人機界面上顯示溫度。當溫度高于某一個值時，通過編程把信號下傳給開關量模塊的輸出使電扇自動運行給室內降溫；反之當溫度低于某一數值時，使電扇自動停止，達到自動控制溫度的目的。各高校也可在實驗室現有設備基礎上擴展其它簡單易行、應用廣泛的工業應用實例，使學生輕松地掌握組態軟件如何和現場紛繁復雜的硬件設備建立聯系，如何達到對工程實際中眾多對象的監視和控制。把理論和實踐接軌達到舉一反三的效果，從工業實用的角度掌握組態軟件的使用，較好地解決了高校組態課程的教學中理論和實踐脫軌的教學瓶頸，具有很高的針對性和實用價值。本裝置成本低廉，易于維護，非常適合在高校投入使用。
圖I是本實用新型的結構示意圖。 圖中I-絕緣板，2-開關量采集模塊，3-端子排插接口，4-模擬量采集模塊，5-連接線，6-執行元件，7-行走輪，8-液晶顯示模塊，9-插入孔，10-框架。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步說明由圖I所示，該種精簡組態教學實驗裝置，包括一個金屬材料制成的框架10，其獨特之處在于所述框架10的底部有若干對稱分布的行走輪7 ;所述框架10內嵌有一塊絕緣板1，絕緣板I上開有若干插入孔9，在所述絕緣板I上插入帶有8路數字量輸入通道和8路數字量輸出通道的開關量采集模塊2，以及帶有8路模擬量輸入通道和2路模擬量量輸出通道的模擬量采集模塊4。此外，在所述絕緣板I上插入若干執行元件6 ;所述開關量采集模塊2、模擬量采集模塊4和若干執行元件6上均開有端子排插接口 3，前述元件之間通過與端子排插接口 3相配合的連接線5相連接。為便于顯示動態過程，在所述絕緣板I上還固定有一塊液晶顯示模塊8，與其它元件之間也通過插排端子以及連接線連接。同時，為便于和上位機交互，可以在所述絕緣板上固定有RS232/485轉換器。本種方案下，開關量采集模塊有8路數字量輸入通道、8路數字量輸出通道，實現了亞當模塊ADAM4000系列的4050中數字量的采集和控制的功能；模擬量采集模塊有8路模擬量輸入通道、2路模擬量量輸出通道，不僅實現了亞當模塊ADAM4000系列的4017中模擬量的采集，同時擴展了模擬量輸出的功能。此外，具體執行元件可以選用若干個非自鎖按鈕、LED指示燈、電位器、溫度傳感器、水泵、變頻器、電動調節閥等常見教學設備。非自鎖按鈕的開、關兩種狀態通過8路數字量輸入通道采集到開關量模塊；電位器輸出的電壓信號通過8路模擬量輸入通道采集到模擬量模塊，兩種模塊都通過RS232/485轉換器與上位機建立數據通訊，在裝有組態軟件的上位機人機界面上顯示采集到的模擬量和數字量。同時，在人機界面發送的控制指令也通過RS232/485轉換器發送到兩種模塊
發送到開關量模塊，通過模塊的八路輸出通道控制LED指示燈、電腦風扇等小設備的運行和停止;:宜發送到模擬量模塊，通過模塊的2路輸出通道輸出電流，可以控制LED指示燈
的亮度。為了從理論教學過渡到工程實際，可以用水泵、蝶閥等的開關狀態代替非自鎖按鈕的開關狀態；用處理過的壓力、流量、液位等變送器信號代替電位器的電壓信號；LED指示燈、電腦風扇等由數字量控制的被控對象可以用水泵、蝶閥、室內電燈代替；LED指示燈的 亮度等由模擬量控制的被控對象可以用變頻器、調節閥等常見教學設備代替。
權利要求1.一種精簡組態教學實驗裝置，包括一個金屬材料制成的框架(10)，其特征在于所述框架(10)的底部有若干對稱分布的行走輪(7);所述框架(10)內嵌有一塊絕緣板(I )，絕緣板(I)上開有若干插入孔(9 )，在所述絕緣板(I)上插入帶有8路數字量輸入通道和8路數字量輸出通道的開關量采集模塊(2)，以及帶有8路模擬量輸入通道和2路模擬量量輸出通道的模擬量采集模塊(4)，此外，在所述絕緣板(I)上插入若干執行元件(6);所述開關量采集模塊(2 )、模擬量采集模塊(4 )和若干執行元件(6 )上均開有端子排插接口( 3 )，前述元件之間通過與端子排插接口(3)相配合的連接線(5)相連接。
2.根據權利要求I中所述的一種精簡組態教學實驗裝置，其特征在于在所述絕緣板(I)上還固定有一塊液晶顯不|旲塊(8)。
3.根據權利要求I或2中所述的一種精簡組態教學實驗裝置，其特征在于所述絕緣板(I)上還固定有RS232/485轉換器。
專利摘要一種精簡組態教學實驗裝置。主要解決組態軟件教學中沒有此類教學實驗裝置，導致理論和實際嚴重脫節的問題。其特征在于所述框架的底部有若干對稱分布的行走輪；所述框架內嵌有一塊絕緣板，絕緣板上開有若干插入孔，在所述絕緣板上插入帶有8路數字量輸入通道和8路數字量輸出通道的開關量采集模塊，以及帶有8路模擬量輸入通道和2路模擬量量輸出通道的模擬量采集模塊，此外，在所述絕緣板上插入若干執行元件；所述開關量采集模塊、模擬量采集模塊和若干執行元件上均開有端子排插接口，前述元件之間通過與端子排插接口相配合的連接線相連接。所述實驗裝置能夠使軟件的理論教學和工程實踐有機地結合起來，提高學生的學習效率。
文檔編號G09B19/00GK202502639SQ201220171048
公開日2012年10月24日 申請日期2012年4月20日 優先權日2012年4月20日
發明者劉素娟, 包天悅, 孫振興 申請人:東北石油大學